Mais/Stangenbohnen

Mais/Stangenbohnen-Gemenge verbinden Leistung
und Biodiversität im Energiepflanzenanbau
W. Schmidt, C. Hoppe, M. Starke und H.C. Becker
Agritechnica – Hannover, 10.November 2015
Vier Anmerkungen vorab für Leserinnen und Leser, die
den Vortrag in Hannover nicht gehört haben
Der Vortrag fasst die Erkenntnisse aus 4 Jahren Züchtungsforschung zum Mais/Stangenbohnen-Mischanbau zusammen. Die zugrunde liegenden Ergebnisse stammen aus
einem noch laufenden Kooperationsprojekt zwischen der KWS und der Universität
Göttingen. Die wissenschaftliche Leitung liegt bei Prof. Heiko C. Becker. Die Versuche
der Jahre 2012 bis 2014 betreute Christopher Hoppe im Rahmen seiner Dissertation.
Diese schloss er im Sommer 2015 ab. Seit 2015 betreut nun sein Nachfolger, der Doktorand Mathias Starke, die Versuche.
Die Sammlung, die Sichtung, die Vermehrung und die Bereitstellung des Bohnensaatgutes führten für dieses Projekt von 2013 bis 2015 die Züchter der Sativa Rheinau AG,
Friedemann Ebner und Amadeus Zschunke, durch.
Die FNR hat dieses noch laufende Züchtungsprojekt immer großzügig unterstützt. Dafür danken wir der FNR sehr herzlich. Ohne diese Unterstützung wären die großen
Fortschritte nicht möglich gewesen.
Damit Leserinnen und Leser, die den Vortrag in Hannover nicht gehört haben, ihn
leichter nachvollziehen können, habe ich die Vortragsfolien um „Fazit-Folien“ ergänzt
und Folien, die ich aus Zeitgründen ausgeblendet hatte, habe ich wieder eingefügt.
2
Die Überlegenheit des Maises in der Energieproduktion
Mittleres Ertragsniveau:
Kulturart
FM-Ertrag
in t/ha
TM-Ertrag
in t/ha
Methanertrag
in m3/ha
Strom Produktionskosten in ct/kWh
Mais
50
17,5
4997
10,7
Zuckerrübe
55
12,7
4673
13,8
Getreide-GPS
40
14,0
3131
13,3
Hohes Ertragsniveau:
Mais
60
21,0
5996
9,9
Zuckerrübe
70
16,1
4947
12,1
Getreide-GPS
50
17,5
3914
11,7
Quelle: KTBL, 2009, zitiert von Bollmann, 2015
3
Der Mischanbau von Mais verbindet die Leistung des
Maises mit zusätzlicher Biodiversität.
Taray/Peru, 14.03.2013
Der ideale Mischungspartner für Mais ist die
Stangenbohne. Warum?
Taray/Peru, 18.04.2015
5
Mais und Bohne wurden über mehr als 2000 Jahre im
Mischanbau wechselseitig aufeinander hin selektiert.
Taray/Peru, 25.01.2014
6
Diese mehr als 2000-jährige Koevolution hat Mais und
Bohne zu einem Team von idealen Partnern geformt.
Witzenhausen, 29.09.2015
7
Auf dem Feld bietet der Mais der Bohne Halt …
Göttingen, 21.09.2013
8
… und die Knöllchenbakterien der Bohne fixieren für
beide Partner den Stickstoff.
Witzenhausen, 23.09.2015
Auf dem Teller ergänzen die wertvollen Proteine der
Bohne ideal die Kohlenhydrate des Maises.
10
Unkraut ist für Mais ein Konkurrent – die Bohne eine
Partnerin!
Witzenhausen, 28.08.2015
Im Mischanbau geben wir dem Mais seine Partnerin
zurück! - Aber wie?
Witzenhausen, 28.08.2015
Pflanzenbauversuche in Nürtingen, Witzenhausen und
Weihenstephan (Projektförderung durch die FNR)
Prof. Dr. C. Pekrun, Nürtingen
L. Nurk und Dr. R. Graß, Witzenhausen
Bestandesdichte von Mais und Bohne
Bestandesarchitektur
Aussaatzeit von Mais und Bohne
Herbizideinsatz im konventionellen Anbau
Dr. B. Darnhofer, Weihenstephan
Unkrautregulierung im Ökolandbau
Entwicklung von Maissorten für den Mischanbau von 2012 bis 2014
(Projektförderung durch die FNR)
Einbeck, 2012
Dissertationsexperiment von Christopher Hoppe,
Universität Göttingen, Lehrstuhl Prof. H. Becker
2012:
Prüfung von 100 Flint x Dent- und 100 Dent x FlintHybriden mit („Neckarkönigin“) und ohne Bohnen
Eutingen, 2013
Göttingen, 2014
2013:
Mit Bohnen selektiert
20 Flints + 20 Dents
Ohne Bohnen selektiert
20 Flints und 20 Dents
2013/14:
Mit Bohnen selektiert
4 Flints x 5 Dents =
20 Hybriden
Ohne Bohnen selektiert
5 Flints x 5 Dents =
25 Hybriden
2014:
Prüfung aller 45 Kreuzungen + 4 Standardsorten mit und
ohne Bohnen an 3 Orten mit 2 Wiederholungen
2014: Prüfung von 49 Maissorten im Rein- und im
Mischanbau an 3 Orten mit 2 Wiederholungen
Prüfung im Reinanbau
Prüfung im Mischanbau
Einbeck, 06.10.2014
15
2014: Die Prüfung der 49 Maissorten im Mischanbau
erfolgte mit der Stangenbohnensorte Anellino Verde
KXB 5171
KXB 5171
Einbeck, 06.10.2014
16
2014: Prüfung von 49 Maissorten im Mischanbau:
Extreme Differenzierung in der Standfestigkeit
Göttingen, 07.10.2014
17
2014: Prüfung von 49 Maissorten im Mischanbau:
Extreme Differenzierung in der Standfestigkeit
Göttingen, 07.10.2014
18
2014: Prüfung von 49 Maissorten im Mischanbau:
Extreme Differenzierung in der Standfestigkeit
Göttingen, 07.10.2014
19
2014: Gesamttrockenmasse (GTM) - Ertrag im MaisReinanbau versus GTM-Ertrag im Mischanbau
GTM-Ertrag des Maises im Reinanbau in dt/ha
Mais: 10,0 Pfl./m2
KXB 5171
KXB 5173 12
260
23
15
Die 20 rot beschrifteten
Hybriden wurden im
Mischanbau selektiert.
4
6
179
240
Die 25 schwarz beschrifteten Hybriden wurden
im Reinanbau selektiert.
20 KXB 5172
16
29
18
8 26
13 25
528
40 36 451027
33
47
14
48
39
42341 32
30
21931 22
38
34
35 43 44 37
21
46
220
24
200
11
180
1
7
49
3 selektierte Hybriden für
Versuche im Jahr 2015
Orte: Einbeck
Göttingen
Eutingen
Wiederholungen: 2
Bohnensorte:
Anellino Verde
160
140
140
Quelle: Hoppe, C. und
H. C. Becker, 2014,
unveröffentlicht
Mais:
7,5 Pfl./m2
Bohnen: 10,0 Pfl./m2
160
180
200
220
240
260
GTM-Ertrag des Mais/Stangenbohnen-Gemenges in dt/ha
20
1. Fazit: Entwicklung von Maissorten für den Mischanbau mit der Stangenbohne
Im Rahmen des von der FNR geförderten Projektes ist es gelungen, innerhalb von 3
Jahren 3 Experimentalhybriden mit besonderer Eignung für den Mischanbau mit der
Stangenbohne zu entwickeln
Die direkte Selektion im Mischanbau war deutlich effizienter als die indirekte Selektion
im Reinanbau. Man muss dabei aber beachten: Die Ertragsergebnisse im Jahr 2014
waren extrem stark von der Standfestigkeit der Sorten geprägt. Die in Mischkultur selektierten Genotypen waren in der Stängelfäuleresistenz deutlich besser als die im
Reinanbau selektierten Kandidaten.
Maissorten für den Mischanbau mit der Stangenbohne müssen extrem stängelfäuleresistent sein, denn
im Mischanbau ist das Mikroklima feuchter und deshalb der Krankheitsdruck
höher und
die Sorten müssen außerdem eine zusätzliche Bohnenlast von bis zu 200 dt/ha
Frischmasse tragen können
21
2. Fazit aus den Mais/Bohnen-Versuchen des Jahres
2012 bezüglich der Wahl der Bohnensorten
Moderne Garten-Stangenbohnensorten (wie die „Neckarkönigin“)
sind für den Mischanbau mit Mais
nicht geeignet:
Sie sind zu früh und haben eine
zu geringe Biomasseleistung.
Und weil sie zu große Körner
und zu geringe Vermehrungsraten haben, ist ihr Saatgut für
die Biogasproduktion zu teuer
Deshalb wurde ab 2013 im Rahmen
des Projektes nach besser geeigneten Bohnensorten gesucht
Tachenhausen, 28.08.2012
22
Selektion von Stangenbohnensorten von 2013 bis 2015
(Projektförderung durch die FNR)
Rheinau, 2013
Teil des Dissertationsexperimentes von Mathias Starke,
Universität Göttingen, Lehrstuhl Prof. Dr. H. C. Becker
2013:
Vermehrung und Sichtung von 236 Stangenbohnensorten bei
der SATIVA in Rheinau/CH
Tachenhausen, 2014
2014:
1. Beobachtungsanbau von 186 Bohnensorten am Mais in
Göttingen
2. Prüfung von 37 Bohnensorten am Mais über 3 Orte mit 2
Wiederholungen in Einbeck, Göttingen und Tachenhausen
Einbeck, 2015
2015:
1. Unorthogonale Prüfung von 8 Maissorten im Reinanbau
und in Kombination mit 12 Bohnensorten an 3 Orten mit 2
Wiederholungen in Einbeck, Göttingen und Tachenhausen
2. Vermehrung von Bohnen für Probeanbauten in der Praxis
im Jahr 2016
2013: Vermehrung und Sichtung von 236 Bohnensorten
aus Genbanken bei der Sativa Rheinau AG
Rheinau/CH, 14.07.2013
24
2013: Selektion geeigneter Stangenbohnensorten (an
der Stange) bei der Sativa Rheinau AG
Garten-Stangenbohne
Stangenbohne für Mischanbau
Rheinau/CH, 22.08.2013
25
Selektionskriterien: Spätreife, hohe Biomasseleistung,
kleines Korn und hohe Vermehrungsraten
26
2014: Evaluierung von 186 Stangenbohnensorten in
Göttingen am Mais
Göttingen, 07.10.2014
27
2014: Leistungsprüfung von 37 Stangenbohnensorten
im Mischanbau an 3 Orten mit 2 Wiederholungen
Tachenhausen, 01.10.2014
28
2014: Leistungsprüfung von 37 Stangenbohnensorten
im Mischanbau an 3 Orten mit 2 Wiederholungen
Tachenhausen, 01.10.2014
29
2015: Unorthogonale Prüfung von 8 Maissorten im Reinund im Mischanbau mit 4 bzw. 12 Bohnensorten
Versuchsdesign:
Orte: Einbeck, Göttingen,Tachenhausen
Wiederholungen je Ort: 2
2015: Große Variation zwischen den 12 Bohnensorten
Fotos: Mathias Starke
31
2015: Getrennte Ernte von Bohnen und Mais in
Göttingen und Einbeck
Einbeck, 06.10.2015
32
2015: Getrennte Ernte von Bohnen und Mais in
Göttingen und Einbeck
33
Gesamttrockenmasse-Ertrag der Bohnensorten
Vorläufige Ergebnisse aus Einbeck 2015
Sorte
GTM-Ertrag
in dt/ha
GTS%
Bo 8
27,6
14,7
Bo 11
26,8
14,9
26,6
15,8
26,1
16,2
Bo 1
Bezeichnung
Anellino Verde*
Bo 9
Bo 4
Meraviglia di Venezia*
26,1
14,4
Bo 3
Anellino Giallo*
24,8
14,7
Bo 10
20,8
17,8
Bo 6
20,0
15,3
Bo 5
20,0
14,8
Bo 2
19,6
14,7
Bo 7
17,2
15,7
10,1
14,8
Bo 12
Neckarkönigin
* Interessierte Landwirte können von diesen 3 Stangenbohnensorten für
einen Probeanbau von KWS Saatgut beziehen.
34
Quelle: Starke, M.
und H. C. Becker,
2015,
unveröffentlicht
Gesamttrockenmasse-Ertrag von Mais und Bohnen
aus der getrennten Ernte
Vorläufige Ergebnisse aus Einbeck 2015
240
GTM-Ertrag Mais in dt/ha
220
200
180
160
140
120
100
10
15
20
25
30
35
GTM-Ertrag Bohne in dt/ha
Quelle: Starke, M. und H. C.
Becker, 2015, unveröffentlicht
35
Gesamttrockenmasse-Ertrag der Maissorten im Reinanbau und Ertrag der 64 Gemenge (in dt/ha)
270
Fernandez
KXB 5171
KXB 5172
KXB 5173
Frederico Walterinio
Figaro Fabregas
KWS
KWS
GTM-Ertrag in dt/ha
220
170
120
70
N
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
N
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
N
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
N
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
N
H
1
2
3
4
N
H
1
2
3
4
N
H
1
2
3
4
N
H
1
2
3
4
20
-30
36
Bohnensorte
TM Mais
TM Bohne
3. Fazit/1: Selektion von Bohnensorten für den
Mischanbau mit Mais und Leistung der Gemenge
Im Rahmen des von der FNR geförderten Projektes ist es gelungen, in der Zeit zwischen 2013 und 2015 Stangenbohnensorten zu identifizieren, die das 2,5-fache
Ertragsniveau von modernen Garten-Stangenbohnensorten besitzen.
Das durchschnittliche Ertragsniveau der besten Bohnensorten lag in Einbeck im Bereich von rund 26 dt/ha, in einzelnen Kombinationen erreichten die besten Bohnen 30
bis 35 dt/ha.
Bei höchsten Bohnenleistungen (30 bis 35 dt/ha) geht die Leistung des Gemenges um
etwa 10% gegenüber dem Mais im Reinanbau zurück. Verzichtet man auf die maximal
mögliche Bohnenleistung, können die besten Gemenge die Maisleistung im Reinanbau bereits annähernd erreichen.
Bohnen haben gegenüber Mais tendenziell geringere Trockensubstanzgehalte. Diese
kann man, um Silierprobleme zu vermeiden, über die Wahl einer früheren Maissorte
kompensieren. Parallel suchen wir aber auch nach Bohnensorten, die früher abreifen,
aber im Gegensatz zu den modernen Garten-Stangenbohnen ihre Blätter nicht schon
Ende August oder Anfang September abwerfen.
37
3. Fazit/2: Selektion von Bohnensorten für den
Mischanbau mit Mais und Leistung der Gemenge
Die Gemenge von Maissorten, die mit der Bohne selektiert wurden, übersteigen in
der Regel die Leistung der Maissorten im Reinanbau bei 7,5 Pflanzen/m2 und erreichen in Einzelfällen die Leistung der Maissorten im Reinanbau bei 10 Pflanzen/m2.
Am besten schnitten die Bohnen in Kombination mit der Maissorte Fernandez ab.
Das überrascht nicht, denn an dieser Sorte wurden sie selektiert! Das deutet darauf
hin, dass es neben einer allgemeinen auch eine spezifische Mischanbaueignung
gibt.
Die 3 Stangenbohnensorten Anellino Verde, Anellino Giallo und Meraviglia di Venezia
wurden 2015 vermehrt. Landwirte, die daran interessiert sind, einen kleinen Probeanbau mit Mais/Stangenbohnen-Gemengen für die Biogasproduktion anzulegen,
können bei KWS dafür Bohnensaatgut beziehen.
38
Hinweis auf ein Parallelprojekt zum Einsatz von Mais/Stangenbohnen-Gemengen in der Wiederkäuer- und Monogastrier-Fütterung
39
4. Fazit/1: Was bleibt zu tun
In unseren bisherigen Versuchen haben wir die Bohne gesät, wenn der Mais das 3Blattstadium erreicht hatte. Das Jahr 2015 hat uns gelehrt, wir müssen zukünftig beide
Partner gleichzeitig säen. Wenn die spätere Aussat der Bohne in eine trockene Phase
fällt, kann dies den Aufgang der Bohne so stark verzögern, dass die Bohne den Mais
nicht mehr einholen kann. Das bedeutet, wir müssen kältetolerante Bohnensorten finden oder neu züchten, die mit dem Mais zusammen früh ausgesät werden können.
Gleichzeitig müssen diese kältetoleranten Bohnen kleinkörnig sein. Dies hat zum
einen aussaattechnische Vorteile und zum anderen lassen sich kleinkörnige Bohnen
kostengünstiger vermehren.
Bisher hatten wir bewusst die Bestimmung des Methanbildungsvermögens der Bohnen zurückgestellt. Wir wollten zunächst die mehr als 200 vorliegenden Bohnensorten
aufgrund ihrer agronomischen Eigenschaften eingrenzen. Von den 12 intensiv geprüften Bohnensorten steht nun ausreichend Probenmaterial zur Verfügung, sodass wir
jetzt deren Methanausbeuten bestimmen können. Dabei wollen wir auch gleichzeitig
widersprüchliche Ergebnisse in der Literatur zu den Methanausbeuten der Bohnen
klären.
40
4. Fazit/2: Was bleibt zu tun
Nicht nur wir Züchter, auch die Pflanzenbauer haben noch eine „To do“- Liste abzuarbeiten:
Die pflanzenbaulichen Faktoren Aussaattermin, Bestandesdichte und Bestandesarchitektur müssen der gleichzeitigen Aussaat angepasst werden
Insbesondere ist zu prüfen, wie weit man sich mit den vorhandenen Bohnensorten an die optimale Aussaatzeit des Maises heranwagen kann
Auch der Pflanzenschutz in Gebieten mit Hirseproblemen muss noch optimiert
werden.
Über das BÖLN wird seit 2014 ein extrem breit angelegtes Parallelprojekt zu den
Mais/Bohnen-Gemengen gefördert. Das Projekt untersucht, ob sich diese Gemenge
auch zur Fütterung von Wiederkäuern und Monogastriern eignen, obwohl ungekochte
Bohnen das für uns Menschen hochgiftige Phasin enthalten. Mit großer Spannung sehen wir den ersten Ergebnissen aus den Milchvieh-Fütterungsversuchen entgegen,
die Frau Dr. Kerstin Barth ab Februar 2016 in Trenthorst durchführt. Frau Dr. Barth
rechnet damit, dass sie ab März, also noch vor der Aussaat 2016, erste Aussagen zur
Eignung von Mais/Bohnen-Silagen zur Fütterung an Milchkühe machen kann.
41
KWS PPT-Master
18.11.2015
4. Fazit/3: Was bleibt zu tun
Wenn die Tierernährer aus Trenthorst und Braunschweig prinzipiell „Grünes Licht“ für
die Fütterung von Mais/Bohnen-Silagen geben, dann gilt es, die Futterqualität der Bohne in der Selektion mit zu berücksichtigen. Dem Phasingehalt könnte dabei eine zentrale Rolle zukommen. Erste Ergebnisse, die Herr Prof. Windisch am Institut für Tierernährung in Weihenstephan durchgeführt hat, haben gezeigt, dass Bohnensorten (zumindest
im Korn) eine erhebliche Variation im Phasingehalt aufweisen.
Wenn man Mais/Bohnen-Gemenge an Wiederkäuer verfüttern kann, dann können diese
Gemenge auch zur Beseitigung des Stickstoffüberschusses in der Landwirtschaft beitragen. Das überrascht, ist doch die Bohne ein Stickstofffixierer. Spontan würde man deshalb das Gegenteil erwarten, dass nämlich die Bohne das Problem des N-Überschusses eher verschärft. Doch die Pflanzenbauer lehren: Ist genügend Stickstoff im Boden
vorhanden oder gar im Überfluss da, dann stellen die Leguminosen die für sie energieaufwändige N-Fixierung ein. Die Bohne kann also den im Überschuss vorhandenen
Stickstoff aus dem Boden nutzen und ihn in ein proteinreiches Futter umwandeln. Denn
die Bohne hat einen mindestens doppelt so hohen Proteingehalt wie der Mais. Eine
Steigerung des Proteingehaltes von 7% (reine Maissilage) auf 9 bis 10% in den Gemengen (bei 30% Bohnenanteil) kann Sojaimporte einsparen helfen und damit auch den NEintrag aus Südamerika in unsere Betriebe. Diese zusätzliche große Chance des Mais/Stangenbohnen-Mischanbaus gilt es nun wissenschaftlich und in der Praxis auszuloten!
42
Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit.

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